ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 429, № 2, с. 227-233
= ГЕОЛОГИЯ =
УДК 552.32
ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ГЛУБИННЫЕ ИСТОЧНИКИ СУБЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНЫХ ПОРОД ПАЛЕОГЕНОВОЙ КОНТРАСТНОЙ ФОРМАЦИИ АМГУЭМО-КАНЧАЛАНСКОГО ВУЛКАНИЧЕСКОГО ПОЛЯ ОЧВП
© 2009 г. В. Ф. Полин, член-корреспондент РАН В. Г. Сахно, С. О. Максимов, И. В. Сандимиров
Поступило 07.04.2009 г.
В пределах Амгуэмо-Канчаланского вулканического поля (АКВП) Охотско-Чукотского вулканогенного пояса (ОЧВП) выделяется сенон-па-леогеновая контрастная серия, включающая палеогеновую бимодальную формацию окраинно-континентально-рифтогенного типа [5, 6, 8].
Актуальность ее изучения определяется важностью теоретических аспектов проблемы происхождения кислых магматитов, структурно или генетически связанных с базитами. Прежде кислые щелочные образования этой формации рассматривались нами [6, 7] как результат глубокой степени дифференциации трахибазальтовой магмы либо как производные низкой степени плавления единого с трахибазальтами мантийного источника. Для субщелочной мезит-салической ассоциации предполагалось мантийно-коровое происхождение в результате действия механизма паратекси-са. Полученные новые изотопно-геохимические характеристики потребовали пересмотра этой точки зрения и внесения корректив в представления о первоисточниках щелочно-салических расплавов.
Бимодальная формация связана с участками пояса, заложенными на коре с мощным гранитно-метаморфическим слоем ([4] и др.). В ее объеме основную роль играют трахибазальты и трахидаци-ты, трахидациандезиты; в меньшей мере развиты трахиандезибазальты, трахиандезиты, трахирио-литы, а также пантеллериты, комендиты и щелочные граниты. Проявления палеогенового натриевого щелочного и субщелочного вулкано-плуто-низма в АКВП контролировались субширотными и субмеридиональными структурами растяжения
Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
и были практически синхронны с раскрытием структур типа pull-apart basins с объемным трахи-базальтовым вулканизмом. Последовательность магматических событий подтверждена возрастными изотопными датировками [7, 9].
Базальтоиды бимодальной формации образуют группу субщелочных пород основного и переходного к среднему составов: натровые трахибазальты (в том числе высокотитанистые) и трахиандезибазальты. Кислые члены формации представлены в АКВП двумя ассоциациями: субщелочной, трахи-андезидацит (трахит)-трахидацит-трахириоли-товой, и щелочной, пантеллерит-комендит-ще-лочногранитной. Предшествующими работами установлены существенные различия между ними как на уровне валовых составов пород, так и на минералогическом и микроэлементном ([5-7] и др.).
Палеогеновые субщелочные базиты образуют в приразломных прогибах и вулканических грабенах щитовые и трещинные вулканы. Более кислые субщелочные породы, от трахиандезибазаль-тов до трахириолитов, связаны со структурами центрального типа, развитыми в краевых частях грабенов: стратовулканами и кольцевыми кальдерами на реликтах щитовых вулканов. Базальты и трахибазальты в таких структурах распространены ограниченно. Комендиты и щелочные граниты в АКВП образуют крупные вулканические и плутонические купола по южной периферии Бело-увалинского вулканического грабена и на восточном фланге Варэнайского вулкано-тектонического прогиба ([5] и др.). Пантеллериты, слагающие субвулканические купола и дайки, встречаются в при-разломных прогибах и вулканических грабенах, в пределах щитовых базальтовых вулканов.
Геохимическое сопоставление щелочных кислых пород палеогеновой контрастной формации с породами типовых геодинамических обстано-вок показало практически полную их аналогию кислым членам внутриплитных бимодальных комплексов [6]. По ряду характеристик они подобны анарогенным гранитам.
227
6*
Таблица 1. Возраст и Мё-Зг-изотопные характеристики пород палеогеновой контрастной формации АКВП
№ п.п. № обр. Абс. возраст, Sm Nd 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd 0 sNd 60 sNd
млн. лет ppm
1 ПН-35-305 62.0 ± 1.6 4.88 21.00 0.139872 0.512766 2.50 2.97
2 ИЛ-3-14 62.0 ± 1.8 9.19 42.50 0.130154 0.512710 1.40 1.93
3 ИЛ-3-17 62.0 ± 2.1 4.86 24.80 0.117955 0.512703 1.27 1.89
4 ПН-44-422 63.0 ± 1.2 6.41 28.50 0.135377 0.512614 -0.47 0.02
5 ИЛ-1-8 61.0 ± 1.5 2.84 16.50 0.103601 0.512755 2.28 3.01
6 ПН-29-263 60.9 ± 1.4 10.40 55.50 0.112790 0.512832 3.78 4.44
7 0-1408-3 60.9 ± 2.0 27.74 160.3 0.104180 0.512806 3.28 4.0
8 ПН-201-1515 59.0 ± 1.4 8.40 48.00 0.105334 0.512803 3.22 3.91
9 ПН-201-1515А 59.0 ± 1.0 7.58 30.50 0.149589 0.512803 3.22 3.57
10 ПН-203-1530 58.0 ± 1.0 12.84 75.05 0.102978 0.512789 2.95 3.64
№ п.п. № обр. TDM TDM2 Rb Sr 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr (87Sr/86Sr);
млн. лет ppm
1 ПН-35-305 796 641 6 619 0.03762 0.703943 0.703910
2 ИЛ-3-14 806 725 10 795 0.04882 0.704002 0.703959
3 ИЛ-3-17 714 728 42 798 0.20426 0.703856 0.703676
4 ПН-44-422 1046 885 55 260 0.82098 0.705221 0.704487
5 ИЛ-1-8 549 634 48 163 1.14284 0.704631 0.703641
6 ПН-29-263 483 516 95 17 21.6874 0.717699 0.698936
7 0-1408-3 481 552 125 15 32.3509 0.717857 0.689869
8 ПН-201-1515 490 558 160 2 310.472 0.735698 0.475475
9 ПН-201-1515А 829 586 157 2 304.651 0.735698 0.480354
10 ПН-203-1530 500 580 139 5 107.889 0.738847 0.649953
Примечание. Здесь и в табл. 2. Обр. ПН-35-305 — трахибазальт, ИЛ-3-14 — высокотитанистый трахибазальт, ИЛ-3-17 — тра-хидациандезит, ПН-44-422 — трахидацит, ИЛ-1-8 — трахириолит, ПН-29-263 — пантеллерит, 0-1408-3 — щелочной гранит, ПН-201-1515 — щелочной гранит-порфир, ПН-201-1515А — дубликат предыдущей пробы, ПН-203-1530 — комендит. Химические составы пород приведены под теми же обозначениями в [6, 7]. Определения концентраций микроэлементов — методом ICP-MS и изотопные исследования — на Finnigan MAG-262 выполнены в Иркутском центре коллективного пользования (аналитики Е.В. Смирнова, Г.П. Сандимирова). Микроэлементный анализ пробы ПН-201-1515 выполнен методом нейтронной активации в Аналитическом центре ГИН РАН, Москва (аналитик С.М. Ляпунов). Расчеты sNd проведены для декретированной мантии по методике ИГГД РАН, Санкт-Петербург, в соответствии с данными по абсолютному возрасту пород из [7, 9]. Инициальные отношения 87Sr/86Sr и Pb/Pb рассчитаны для полученных значений абсолютных калий-аргоновых датировок. Прочерк означает отсутствие данных.
В изотопном отношении щелочные породы отвечают бш(+)-типу, с величинами неодим-нео-димового отношения, близкими к умеренно дебетированной мантии. Они обладают практически идентичным изотопным составом неодима, что указывает на их комагматичность и происхождение из единого источника. Модельный 8ш-Мё-возраст источников щелочных пород (табл. 1) достаточно выдержан: ТЕ)М = 481-500 млн. лет, Т^2 = 516-580 млн. лет; при этом возраст для одностадийной модели близок к геологическому возрасту осадочных пород Эскимосского (Восточно-Чукотского) массива, являющегося комплексом основания структур АКВП.
Модельный возраст субщелочной ассоциации имеет несколько большие величины: TDM = 549— 806 млн. лет, TDM2 = 634—728 млн. лет, с единичными отклонениями до 1046 и 885 млн. лет соответственно. Для основных пород он, вероятно, указывает время образования соответствующего мантийного резервуара (близкого по характеристикам к резервуару BSE), в то время как для мези-товых и салических пород является, по-видимому, гибридным от возрастов корового протолита и мантийного резервуара. По изотопии неодима субщелочные образования также принадлежат к еш(+)-типу, с несколько меньшими для большинства пород значениями этого параметра, чем в щелочных, при единичном исключении для тра-
70° 160°
180°
160° 70°
60° 160°
160°
180°
Рис. 1. Географическое местоположение района работ.
хидацита (обр. ПН-44-422) со слабо отрицательным значением sNd.
Современные (измеренные) соотношения изотопов стронция и неодима парадоксальны и не имеют известных мировых аналогов (табл. 1, рис. 2). Расчет инициальных стронций-стронциевых отношений (табл. 1) показал также нереальные, парадоксально низкие их величины в щелочных породах (в пантеллерите и щелочном граните — близкие к ADOR или ALL, а в комендите и
щелочном гранит-порфире — в полтора-два раза меньшие, чем в ВАВ1). По этой причине реальное начальное взаимораспределение изотопных отношений неодима и стронция установить в них невозможно. При условном принятии первичных отношений стронция в породах щелочной ассоциации на уровне таковых в древних гранитных породах (~0.700—0.702) фигуративные точки их составов будут приближаться к промежуточному положению между плюмовым (?) компонентом Н1Ми и хондритовой мантией (рис. 3), что тяготеет к верхам гиперболы смешения для пород континентальной коры и континентальных толе-итовых базальтов (по [11]). Исходя из этого, сложно трактовать происхождение кислых и ультракислых щелочных пород АКВП как простых производных от смешения базальтовых расплавов и анатектических коровых выплавок.
В породах субщелочной ассоциации изученной формации взаимораспределение инициальных изотопных отношений стронция и неодима близко к мантийной последовательности и совпадает с верхами упомянутой гиперболы смешения (рис. 3). Все породы этой серии, включая кислые, по своим изотопным характеристикам приближаются к хондритовому источнику. По мнению некоторых исследователей [13, 14], подобные составы могут характеризовать материал суперплюма и
(143Nd/144Nd),.
0.5132 0.5128 0.5124 0.5120 0.5116 0.5112 0.5108
i-1-1-
*—Мантийная последовательность
6
„ 7
0.700
4 X
А д
* & ^ х А? Д
Фанерозой
О А
О а А Д
АР
□D □ □
□ □ □
□ □ □
□
_
______Д_А_
D Докембрий
А . А
ъ □
10 <>
А А -
0.708
0.716
»1 х2 аЗО4а5П6
0.724 0.732 0.740
87Sr/86Sr;
Рис. 2. Современные изотопные отношения N(1 и 8г в гранитных породах континентальной коры (по [11]) и породах палеогеновой бимодальной формации АКВП. 1 — Сьерра-Невада, Калифорния, США; 2 — Пенинсьюлар-Рейнджс, Калифорния; 3 — Южная Австралия; 4 — герцинские граниты, Франци
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.